Условие (42) является основным условием расчета свайных фундаментов и их оснований по предельным состояниям первой группы.

Если расчет свайных фундаментов производится с учетом ветровых и крановых нагрузок, то воспринимаемую крайними сваями расчетную нагрузку допускается повышать на 20% (кроме фундаментов опор линий электропередачи). В случае расчета от постоянных и длительных нагрузок свод правил по проектированию свайных фундаментов допускает перегрузку свай не более чем на 5% [6].

Недогрузка сваи (недоиспользование несущей способности) более чем на 15 % не допускается.

Расчетную нагрузку на сваю N, кН, следует определять, рассматривая фундамент как рамную конструкцию, воспринимающую вертикальные и горизонтальные нагрузки и изгибающие моменты.

Для фундаментов с вертикальными сваями расчетную нагрузку на сваю свод правил допускает определять по формуле

,

(43)

где N_d – расчетная сжимающая сила, кН;

M_x, M_y – расчетные изгибающие моменты, кН×м, относительно главных центральных осей х и у плана свай в плоскости подошвы ростверка;

n – число свай в фундаменте;

x_i, y_i – расстояния от главных осей до оси каждой сваи, м;

х, у – расстояния от главных осей до оси каждой сваи, для которой вычисляется расчетная нагрузка, м.

Расчетная сжимающая сила N_d находится как сумма вертикальных нагрузок, действующих на фундамент, при наиболее невыгодном их сочетании. Она состоит из следующих нагрузок с соответствующими коэффициентами надежности по нагрузке:

- вес ростверка и грунта на его уступах;

- собственный вес сваи;

- вертикальная нагрузка на обрез фундамента N_оI, получаемая из статического расчета надфундаментных конструкций;

- при опирании на ростверк фундаментных балок – вертикальные нагрузки от веса фундаментных балок и веса конструкций, опирающихся на фундаментные балки;

- прочие вертикальные нагрузки – от конструктивных элементов здания, опирающихся на фундамент, но не учтенных в статическом расчете, например, нагрузки от фахверковых колонн и т.п.

Горизонтальную нагрузку, действующую на фундамент с вертикальными сваями одинакового поперечного сечения, равномерно распределяют между всеми сваями.

 

4.5.1. Определение требуемого количества свай для отдельно стоящего свайного фундамента

 

Для отдельно стоящего свайного фундамента вычисление требуемого количества свай можно выполнять в следующей очередности.

После определения несущей способности F_d (п. 3) находится условное среднее давление по подошве ростверка по формуле

,

(44)

где g_k – коэффициент надежности (п. 4.5);

k_s – коэффициент, зависящий от условий взаимодействия сваи с грунтом, для висячих свай k_s = 3, для свай-стоек k_s = 1,5;

d – размер поперечного сечения сваи, м.

Далее вычисляется ориентировочная площадь подошвы ростверка

,

(45)

где N_oI – расчетная, по первой группе предельных состояний, вертикальная нагрузка по обрезу ростверка, кН;

– осредненный удельный вес ростверка и грунта на его уступах, кН/м³, принимаемый равным 22-23 кН/м³;

d_p – глубина заложения ростверка, м;

g_f – коэффициент надежности по нагрузке, принимаемый равным 1,1.

Предварительный вес ростверка с грунтом на его уступах вычисляется согласно выражения

.

(46)

Необходимое число свай в фундаменте определяется по формуле

,

(47)

где g_m - коэффициент, принимаемый равным 1,2-1,3 для внецентренно и 1,1 для центрально нагруженных фундаментов.

После размещения свай в плане и конструирования ростверка вычисляются, с соответствующими коэффициентами надежности по нагрузке, фактический вес ростверка (N_p), вес грунта на его уступах (N_g), суммарный вес свай (N_s), подсчитывается расчетная нагрузка на сваю по формуле (43) и проверяется выполнение условия (42). Расчетная сжимающая сила N_d при этом определяется выражением

 

Nd = NoI + Np + Ng + Ns + Nс + Nпроч,

(48)

где N_с – нагрузка, передаваемая на ростверк фундаментными балками;

N_проч – сумма прочих вертикальных нагрузок, не учтенных статическим расчетом.

Расчетный момент M_{x ( у )} относительно главной оси x (y) плана свай, действующий в плоскости подошвы ростверка, если отсутствуют N_с и N_проч, определяется по формуле

 

,

(49)

 

где М_ox(y)I – расчетный момент относительно главной оси x (y) сечения конструкции, опирающейся на ростверк, действующий по обрезу ростверка, кН×м;

Q_оy(x)I – расчетное значение горизонтальной силы на обрезе ростверка по направлению оси y (x), кН;

h_p – высота ростверка, м;

N_oI – расчетная, по первой группе предельных состояний, нагрузка по обрезу ростверка, кН, проходящая через центр тяжести сечения конструкции, опирающейся на ростверк;

е_{у (х)} – эксцентриситет силы N_oI относительно главной оси x (y) плана свай;

N_p – вес ростверка, кН, представленный в виде сосредоточенной силы, направленной вертикально вниз, проходящей через центр тяжести ростверка;

е_{ру (х)} – эксцентриситет силы N_p относительно главной оси x (y) плана свай;

N_g – вес грунта на уступах ростверка, кН, представленный в виде сосредоточенной силы, направленной вертикально вниз, проходящей через центр тяжести грунта, расположенного на уступах ростверка;

е_{gу (х)} – эксцентриситет силы N_g относительно главной оси x (y) плана свай.

На рисунке 35 показано, как определяются эксцентриситеты силовых факторов N_oI, N_p и N_g относительно главной оси x плана свай при смещенном подколоннике относительно подошвы ростверка вдоль оси у.

Если на фундамент опираются фундаментные балки или другие конструкции, не показанные на рисунке 35, то необходимо соответствующим образом учитывать и моменты, возникающие в уровне подошвы ростверка, и от этих конструкций.

В случае действия в пределах габаритов подошвы ростверка нагрузки на полы около фундамента, эту нагрузку с соответствующим коэффициентом надежности следует добавлять в выражения (48) и (49).

Если условие (42) не выполняется, то необходимо, либо увеличить количество свай или расстояние между ними, либо изменить длину сваи или ее сечение и повторить расчет.

Пример 17. Определить требуемое количество свай С60.30-2 (масса 1,38 т) в свайном фундаменте под колонну крайнего ряда производственного корпуса. Размеры подколонника в плане 1,2´1,2 м, высота ростверка принята 2,1 м. Для опирания фундаментных балок у ростверка предусматриваем две столбчатые набетонки. На каждую набетонку действует вертикальная нагрузка 16 кН (с учетом собственного веса фундаментных балок), вычисленная для расчета по первой группе предельных состояний. Эксцентриситет данной нагрузки относительно центра тяжести сечения подколонника е_с =0,45 м (рисунок 36).

Несущая способность сваи на сжимающую нагрузку определена расчетом в примере 3 и равна F_d = 377,5 кН, на выдергивающую нагрузку – в примере 9 и равна F_d = 130,6 кН. Грунтовые условия по примеру 3.

По обрезу фундамента действуют нагрузки, вычисленные с учетом ветровых и крановых нагрузок:

1 комбинация – N_оI = 1200 кН, М_оI = 140 кН×м, Q_оI = 6 кН;

2 комбинация – N_оI = 550 кН, М_оI = -340 кН×м, Q_оI = -24 кН.

Принимаем положительные направления для момента и горизонтальной силы такими, как это показано на рисунке 37.

На пол в I^{- м} и II^{- м} квадрантах действует нагрузка q = 15 кПа.

Решение. Так как несущая способность сваи по грунту найдена расчетом g_k =1,4.

Для висячих свай k_s = 3.

Размер поперечного сечения сваи d = 0,3 м.

Находим условное среднее давление по подошве ростверка

333 кПа.

Максимальный размер вертикальной расчетной силы по обрезу ростверка соответствует первой комбинации нагрузок, поэтому, вначале произведем расчет для этой комбинации, а затем произведем проверку и, в случае необходимости, корректировку по второй комбинации нагрузок.

N_oI = 1200 кН;

принимаем среднее значение веса ростверка и грунта на его уступах кН/м³;

глубина заложения ростверка d_p =2,2 м (см. пример 3);

коэффициент надежности по нагрузке g_f =1,1.

Ориентировочная площадь подошвы ростверка

4,3 м².

Ориентировочный вес ростверка и грунта на его уступах

 

= 1,1·4,3·22·2,2 = 229 кН.

Принимаем g_m = 1,3.

Вычисляем требуемое количество свай в свайном кусте

= 6,9.

Принимаем количество свай n = 7.

Размещаем сваи в кусте так, чтобы расстояние между осями свай было не меньше 3 d = 3·300 = 900 мм и конструируем ростверк (рисунок 38).

Вычисляем объем и вес ростверка, принимая удельный вес железобетона равным 25 кН/м³ и коэффициент надежности по нагрузке для собственного веса железобетона g_f = 1,1

V_f = 1,2×1,2×1,5 + 2,1×2,4×0,6 + 2×0,3×0,3×1,2 = 5,4 м³ (последнее слагаемое – объем двух набетонок),

N_p = g_f ×25× V_f = 1,1×25×5,4 = 148,5 кН.

 

Вычисляем объем и вес грунта на уступах фундамента c коэффициентом надежности по нагрузке для грунта засыпки g_f = 1,1 и принятым удельным весом грунта засыпки 18 кН/м³

V_g = b_p × l_p × d – V_f = 2,1×2,4×2,2 – 5,4 = 5,7 м³,

N_g = g_f ×18× V_g = 1,1×18×5,7 = 112,6 кН.

Вес семи свай за вычетом веса голов, заделанных в ростверк,

N_s = (1,38-0,5×0,3×0,3×2,5)×10×1,1×7 = 97,6 кН.

Нагрузка от фундаментных балок

N_с = 2×16 = 32 кН.

Суммарную прочую нагрузку находим от нагрузки на пол, принимая, что она для колонны крайнего ряда воздействует на ростверк на грузовой площади равной половине подошвы ростверка,

N_проч = g_f ×15× b_p ×(l_p /2)= 1,2×15×2,1×2,4/2 = 45,4 кН.

Эксцентриситет этой нагрузки

е_проч = l / 4 = 2,4/4 = 0,6 м.

Вычисляем расчетную сжимающую силу (суммарную вертикальную силу на свайное основание)

N_d = N_oI + N_p + N_g + N_s + N_проч + N_с =

= 1200 + 148,5 + 112,6 + 97,6 + 45,4 + 32= 1636,1 кН.

Так как подошву ростверка в плане относительно сечения подколонника не смещаем ни в одном направлении и центр тяжести плана свай располагаем в центре тяжести подошвы ростверка, эксцентриситеты веса ростверка, веса грунта на его уступах и нагрузки по обрезу ростверка равны нулю

е_у = 0, е_ру = 0, е_gу = 0.

Вычисляем момент в уровне подошвы ростверка

= 140 + 6×2,1 + 45,4×0,6 - 32×0,45 = 165,4 кН×м.

Вычисляем

= 0,45²×4 + 0,9²×2 + 0×1 = 2,43 м².

Находим сжимающую силу на сваю с координатами х = 0 м и у = 0,9 м

= 295 кН.

Условие (42) не выполняется

N = 295 кН > = 377,5 / 1,4 = 270 кН.

 

Перегруз сваи составляет (295 – 270)/270×100 = 9,4 % < 20 %, что при учете ветровых и крановых нагрузок допускается.

Находим сжимающую силу на сваю с координатами х = 0 м и у = 0,45 м

= 264 кН.

Условие (42) выполняется

N = 264 кН < = 377,5 / 1,4 = 270 кН.

Проверяем – будет ли на сваю с координатами х = 0 м и у = -0,9 м действовать выдергивающая сила

= 173 кН > 0,

следовательно, при первой комбинации нагрузок выдергивающие силы на сваи не действует.

Проверку по второй комбинации нагрузок выполним для двух расчетных ситуаций: с прочими и без прочих нагрузок.

Проверка с прочими нагрузками.

Вычисляем расчетную сжимающую силу (суммарную вертикальную силу на свайное основание)

N_d = N_oI + N_p + N_g + N_s + N_проч + N_с =

= 550 + 148,5 + 112,6 + 97,6 + 45,4 + 32= 986,1 кН.

Вычисляем момент в уровне подошвы ростверка

= -340 – 24×2,1 + 45,4×0,6 - 32×0,45 = -377,6 кН×м.

Находим сжимающую силу на сваю с координатами х = 0 м и у = -0,9 м

= 280,7 кН.

Условие (42) не выполняется

N = 280,7 кН > = 377,5 / 1,4 = 270 кН.

Перегруз сваи составляет (280,7 – 270)/270×100 = 4,1 % < 20 %, что при учете ветровых и крановых нагрузок допускается.

Находим сжимающую силу на сваю с координатами х = 0,8 м и у = -0,45 м

= 210,8 кН.

Условие (42) выполняется

N = 210,8 кН < = 377,5 / 1,4 = 270 кН.

Проверяем – будет ли на сваю с координатами х = 0 м и у = 0,9 м действовать выдергивающая сила

= 1,03 кН > 0,

следовательно, при второй комбинации нагрузок с нагрузками на полы около фундаментов выдергивающие силы на сваи не действует.

Проверка без прочих нагрузок.

Вычисляем расчетную сжимающую силу (суммарную вертикальную силу на свайное основание)

N_d = N_oI + N_p + N_g + N_s + N_с =

= 550 + 148,5 + 112,6 + 97,6 + 32= 940,7 кН.

Вычисляем момент в уровне подошвы ростверка

= -340 – 24×2,1 - 32×0,45 = -404,8 кН×м.

Находим сжимающую силу на сваю с координатами х = 0 м и у = -0,9 м

= 284,3 кН.

Условие (42) не выполняется

N = 284,3 кН > = 377,5 / 1,4 = 270 кН.

Перегруз сваи составляет (284,3 – 270)/270×100 = 5,4 % < 20 %, что при учете ветровых и крановых нагрузок допускается.

Находим сжимающую силу на сваю с координатами х = 0,8 м и у = -0,45 м

= 209,4 кН.

Условие (42) выполняется

N = 209,4 кН < = 377,5 / 1,4 = 270 кН.

Проверяем – будет ли на сваю с координатами х = 0 м и у = 0,9 м действовать выдергивающая сила

= -15,5 кН > 0,

следовательно, при второй комбинации нагрузок без нагрузок на полы около фундаментов на крайнюю сваи действует выдергивающая сила.

Проверяем выполнение условия (42) по выдергивающей силе

= 15,5 кН < = 130,6 / 1,4 = 93.3 кН,

условие выполняется.

4.5.2. Определение требуемого количества свай для ленточного свайного фундамента.

 

Особенностью расчета ленточного свайного фундамента является то, что нагрузки на такой свайный фундамент действуют распределенными на единице длины фундамента. При расчете ленточных свайных фундаментов нужно найти необходимое количество свай на единице длины и расположить их по ширине ростверка. Сваи в ленточных свайных фундаментах располагают в линейном и в шахматном порядке (рисунок 39), количество рядов при этом в обоих случаях назначают не больше трех. Если по расчету требуется большее количество рядов свай для восприятия внешних нагрузок, увеличивают длину или сечение свай так, чтобы количество рядов не превышало трех.

Для ленточного свайного фундамента вычисление требуемого количества свай можно выполнять в следующей очередности.

После определения несущей способности F_d (п. 3) находится условное среднее давление на единице длины подошвы ростверка по формуле

,

(50)

где g_k – коэффициент надежности (п. 4.5);

k_s – коэффициент, зависящий от условий взаимодействия сваи с грунтом, для висячих свай k_s = 3, для свай-стоек k_s = 1,5;

d – размер поперечного сечения сваи, м.

 

 

 

Если в качестве единицы длины ленточного свайного фундамента принят участок стены здания определенного размера, то расчет далее ведется как для отдельного свайного фундамента на действие суммарной нагрузки, действующей на этом участке. Очевидно, что при этом длина подошвы ростверка будет определяться длиной стены и габаритами примыкающих к ней конструкций.

Если в качестве единицы длины принят один метр, то вычисляется ориентировочная ширина подошвы ростверка

,

(51)

где n_oI – расчетная, по первой группе предельных состояний, вертикальная нагрузка по обрезу ростверка, кН/м;

– осредненный удельный вес ростверка и грунта на его уступах, кН/м³, принимаемый равным 22-23 кН/м³;

d_p – глубина заложения ростверка, м;

g_f – коэффициент надежности по нагрузке, принимаемый равным 1,1.

Предварительный линейный вес ростверка с грунтом на его уступах вычисляется согласно выражения

.

(52)

Необходимое число свай на единице длины фундамента определяется по формуле

,

(53)

где g_m - коэффициент, принимаемый равным 1,2-1,3 для внецентренно и 1,1 для центрально нагруженных фундаментов.

После размещения свай в плане и конструирования ленточного ростверка корректируется единица длины фундамента. В качестве ее принимается шаг свай s (рисунок 39). Вычисляются на скорректированной единице длины фундамента, с соответствующими коэффициентами надежности по нагрузке, фактический вес ростверка (N_p), вес грунта на его уступах (N_g), суммарный вес свай (N_s). Подсчитывается расчетная нагрузка на сваю по формуле (43) и проверяется выполнение условия (42).

 

Пример 18. Определить требуемое количество висячих железобетонных свай С90.30-6 (масса 2,05 т) в ленточном свайном фундаменте под внутреннюю продольную стену жилого здания. Конструкция ростверка с нагрузками показана на рисунке 40.

 

Несущая способность сваи на сжимающую нагрузку определена расчетом и равна F_d = 700 кН, на выдергивающую нагрузку – F_d = 250 кН.

По обрезу фундамента действуют нагрузки, вычисленные с учетом ветровых нагрузок:

1 комбинация – n_оI = 800 кН/м, q_оI = 50 кН/м;

2 комбинация – n_оI = 750 кН/м, q_оI = -68 кН/м.

 

Решение. Так как несущая способность сваи по грунту найдена расчетом g_k =1,4.

Для висячих свай k_s = 3.

Размер поперечного сечения сваи d = 0,3 м.

Находим условное среднее давление по подошве ростверка

617 кПа.

Максимальный размер вертикальной расчетной силы по обрезу ростверка соответствует первой комбинации нагрузок, поэтому, вначале произведем расчет для этой комбинации, а затем произведем проверку и, в случае необходимости, корректировку по второй комбинации нагрузок.

n_оI = 800 кН/м;

принимаем среднее значение веса ростверка и грунта на его уступах кН/м³;

глубина заложения ростверка от пола подвала d_p =1,3 м (рисунок 40);

коэффициент надежности по нагрузке g_f =1,1.

Ориентировочная ширина подошвы ростверка

1,4 м.

Ориентировочный вес ростверка и грунта на его уступах

 

= 1,1·1,4·22·1,3 = 43 кН/м.

Принимаем g_m = 1,2.

Вычисляем требуемое количество свай в свайном кусте

= 2,02 сваи на один метр.

Требуемый максимальный шаг свай при линейном расположении в два ряда(n_рядов = 2)

s = 1× n_рядов / n = 1×2 / 2,02 = 0,99 м.

Принимаем двухрядное расположение свай с шагом

s = 3× d = 3×0,3 = 0,9 м,

здесь d = 0,3 м - размер поперечного сечения сваи.

Конструируем ростверк, размещая ряды свай так, чтобы расстояние между осями свай было не меньше 3 d = 3·300 = 900 мм (рисунок 41).

 

Вычисляем объем и вес ростверка на участке длиной s = 0,9 м, принимая удельный вес железобетона равным 25 кН/м³ и коэффициент надежности по нагрузке для собственного веса железобетона g_f = 1,1

V_f = 1,5×0,6×0,9 + 0,6×0,6×0,9 = 1,13 м³,

N_p = g_f ×25× V_f = 1,1×25×1,13 = 31,2 кН.

Вычисляем объем и вес грунта на уступах фундамента на участке длиной s = 0,9 м c коэффициентом надежности по нагрузке для грунта засыпки g_f = 1,1 и принятым удельным весом грунта засыпки 18 кН/м³

V_g = b_p × s × d – V_f = 1,5×0,9×1,3 – 1,13 = 0,63 м³,

N_g = g_f ×18× V_g = 1,1×18×0,63 = 12,5 кН.

Вес двух свай за вычетом веса голов, заделанных в ростверк,

N_s = (2,05-0,05×0,3×0,3×2,5)×10×1,1×2 = 44,9 кН.

Суммарная вертикальная нагрузка по обрезу ростверка на участке длиной 0,9 м

N_oI = n_oI × s = 800×0,9 = 720 кН.

Вычисляем расчетную сжимающую силу (суммарную вертикальную силу на свайное основание)

N_d = N_oI + N_p + N_g + N_s =

= 720 + 31,2 + 12,5 + 44,9 = 808,6 кН.

Суммарная горизонтальная нагрузка по обрезу ростверка на участке длиной 0,9 м

Q_oI = q_oI × s = 50×0,9 = 45 кН.

Вычисляем момент в уровне подошвы ростверка

45×1,2 = 54 кН×м.

Вычисляем

= 0,45²×2 = 0,405 м².

Находим сжимающую силу на сваю с координатами х = 0 м и у = 0,45 м

= 464 кН.

Условие (42) выполняется

N = 464 кН < = 700 / 1,4 = 500 кН.

Недогруз сваи составляет (500 – 464)/500×100 = 7,1 % < 15 %, что допускается.

Проверяем, возникают или нет выдергивающие силы на сваю при первой комбинации нагрузок

= 344 кН > 0,

следовательно, выдергивающих сил по первой комбинации нет.

Проверка по второй комбинации нагрузок.

Суммарная вертикальная нагрузка по обрезу ростверка на участке длиной 0,9 м

N_oI = n_oI × s = 750×0,9 = 675 кН.

Вычисляем расчетную сжимающую силу (суммарную вертикальную силу на свайное основание)

N_d = N_oI + N_p + N_g + N_s =

= 675 + 31,2 + 12,5 + 44,9 = 763,6 кН.

Суммарная горизонтальная нагрузка по обрезу ростверка на участке длиной 0,9 м

Q_oI = q_oI × s = 68×0,9 = 61,2 кН.

Вычисляем момент в уровне подошвы ростверка

61,2×1,2 = 73,4 кН×м.

Находим сжимающую силу на сваю с координатами х = 0 м и у = 0,45 м

= 463,4 кН.

Условие (42) выполняется

N = 463,4 кН < = 700 / 1,4 = 500 кН.

Недогруз сваи по второй комбинации в процентах можно не вычислять, так как он уже для первой комбинации меньше требуемого размера.

Проверяем, возникают или нет выдергивающие силы на сваю при второй комбинации нагрузок

= 300 кН > 0,

следовательно, выдергивающих сил и по второй комбинации нет.

 

Контрольные вопросы для самоподготовки.

1. В какой последовательности осуществляется расчет свайных фундаментов?

2. Какие факторы влияют на выбор длины сваи? Можно ли под зданием в свайных фундаментах использовать сваи различной длины?

3. В каких случаях допускается «перегружать» сваи в свайных фундаментах?

4. Чем отличается расчет свайных кустов от ленточных свайных фундаментов?

5. Как определяется возможность сваи нести выдергивающую нагрузку при шарнирном сопряжении сваи с ростверком?

6. Какие факторы регламентируют параметры размещения свай в плане, габариты ростверков?

5. Расчет оснований свайных фундаментов по второй группе предельных состояний

 

Расчет оснований свайных фундаментов по деформациям производится исходя из условия

,

(54)

где S – совместная деформация основания и сооружения, определяемая расчетом;

S_u – предельное значение совместной деформации основания и сооружения [5, 27].

Осадка фундамента из висячих свай определяется как осадка условного фундамента на естественном основании.

При расчете деформаций основания S с использованием принципа линейной деформируемости грунта, среднее давление под подошвой свайного фундамента p_II (индекс II означает, что расчет проводится по второй группе предельных состояний) не должно превышать расчетного сопротивления грунта основания R, определенного в соответствие со сводом правил СП 50-101 [5] для условного фундамента с шириной подошвы b_y

.

(55)

 

При однородных или улучшающихся по физико-механическим характеристикам с глубиной грунтах основания расчет осадки свайного фундамента рекомендуется выполнять по методике, учитывающей взаимное влияние свай в кусте (п. 5.4).

Полученные по расчету значения осадки свайного фундамента не должны превышать предельных значений по условию (54). Давления по подошве условного фундамента ограничиваются расчетным сопротивлением грунта под подошвой условного фундамента, т.е. должно выполняться условие (55).

Основания свайных фундаментов из свай, работающих как сваи-стойки, висячих одиночных свай, воспринимающих вне кустов выдергивающие нагрузки, а также свайных кустов, работающих на действие выдергивающих нагрузок, рассчитывать по деформациям не требуется.

Расчет по второй группе предельных состояний самих конструкций свайных фундаментов, например, расчет железобетонных ростверков по образованию трещин, производится в соответствие с действующими СНиП и СП по проектированию железобетонных, стальных, деревянных конструкций. В настоящем пособии этот расчет не приведен.

 

5.1. Определение размеров условного фундамента

 

Границы условного фундамента (рисунок 42) определяются следующим образом:

снизу – плоскостью АБ, проходящей через нижние концы сваи;

с боков – вертикальными плоскостями АВ и БГ, отстоящими от наружных граней крайних рядов вертикальных свай на расстоянии htg(j_II,mt/ 4 ) (рисунок 42, а), но не более 2 d в случаях, когда под нижними концами свай залегают глинистые грунты с показателем консистенции (текучести) I_L > 0,6 (d – диаметр или сторона поперечного сечения сваи), а при наличии наклонных свай – проходящими через нижние концы этих свай (рисунок 42, б);

сверху – поверхностью планировки грунта ВГ;

здесь j_II,mt – осредненное расчетное значение угла внутреннего трения грунта, определяемое по формуле

jII,mt =

(56)

где j_II,i – расчетные значения углов внутреннего трения для отдельных пройденных сваями слоев грунта толщиной h_i, градус;

h_i – толщина i –го прорезаемого слоя грунта, м;

n – количество однородных слоев грунта, с одинаковым углом внутреннего трения j_II,i, которые прорезает свая в пределах своего погружения h (рисунок 42).

Не следует путать толщины слоев h_i, используемые при расчете несущей способности сваи по формулам п. 3, с толщинами слоев в формуле (56). При расчете несущей способности сваи они назначаются проектировщиком в результате разбиения прорезаемого сваей грунтового снования на однородные грунтовые слои толщиной каждого не более 2 м. При определении же осредненного расчетного угла внутреннего трения грунта по формуле (56) толщины слоев берутся с инженерно-геологического разреза в пределах погружения сваи h тем размером, которым они на нем указаны (см. пример 19).

Если при строительстве предусматривается планировка территории подсыпкой (намывом) высотой более 2 м и другая постоянная (долговременная) загрузка территории, эквивалентная подсыпке, а в пределах глубины погружения свай залегают слои торфа или ила толщиной более 30 см, то значение осадки свайного фундамента из висячих свай определяется с учетом уменьшения габаритов условного фундамента, который в этом случае, как при вертикальных, так и при наклонных сваях принимается ограниченным с боков вертикальными плоскостями, отстоящими от наружных граней крайних рядов вертикальных свай на расстоянии h_mttg(j_II,mt/ 4 ), где h_mt - расстояние от нижнего конца сваи до подошвы слоя торфа или ила толщиной более 30 см (рисунок 43).

 

 

5.2. Расчет осадки свайного фундамента как условного фундамента

 

Расчет осадки условного фундамента производится по СП 50-101 на давление, передаваемое на основание подошвой условного фундамента, при этом в собственный вес условного фундамента включают вес свай, ростверка и грунта в объеме условного фундамента.

Пример 19. Расчетом по первой группе предельных состояний запроектирован свайный фундамент (рисунки 44 и 45). Требуется проверить выполнение условия (55) и вычислить осадку свайного фундамента. Необходимые для вычисления характеристики грунтов основания сведены в таблице 24. Нагрузка по обрезу фундамента для расчета по второй группе предельных состояний N _0II = 1200 кН, суммарная нагрузка на пол, вычисленная с коэффициентом надежности g_f = 1, N_{проч II} = 80 кН. Эксцентриситет прочей нагрузки равен 0. Масса одной сваи С60.30-2 равна 1,38 т. Предельная осадка фундамента S_u = 0,1 м.

Таблица 24

№ инженерно-геологического элемента
Наименование грунта	Супесь	Песок пылеватый	Суглинок
Наименование характеристик
Удельный вес грунта с учетом взвешивающего действия веса воды, gsb, кН/м3	-	9,99	водоупор
Показатель консистенции IL	0,3	-	0,19
Модуль деформации, Е, МПа	9,0	14,0	18,0
Удельный вес, g, кН/м3:
при доверительной вероятности a = 0,85 (2 гр. предельных состояний)	19,0	19,6	19,1
Удельное сцепление, с, кПа
при доверительной вероятности a = 0,85	13,8	0,2	33,0
Угол внутреннего трения, j, градус
при доверительной вероятности a = 0,85	25,0	36,0	21,0

Примечание Удельный вес грунта с учетом взвешивающего действия воды вычисляется по формуле , где g_s – удельный вес частиц грунта, кН/м³, g_w – удельный вес воды, равен 10 кН/м³, е – коэффициент пористости, д.е.

 

 

⇐ Предыдущая1234

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: